JPH09318129A - 空調システム - Google Patents
空調システムInfo
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- JPH09318129A JPH09318129A JP8153412A JP15341296A JPH09318129A JP H09318129 A JPH09318129 A JP H09318129A JP 8153412 A JP8153412 A JP 8153412A JP 15341296 A JP15341296 A JP 15341296A JP H09318129 A JPH09318129 A JP H09318129A
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- air
- desiccant
- heat
- heat pump
- conditioning system
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
- F24F3/1423—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with a moving bed of solid desiccants, e.g. a rotary wheel supporting solid desiccants
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1016—Rotary wheel combined with another type of cooling principle, e.g. compression cycle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1032—Desiccant wheel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/104—Heat exchanger wheel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1056—Rotary wheel comprising a reheater
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1068—Rotary wheel comprising one rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/1088—Rotary wheel comprising three flow rotor segments
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Air Conditioning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな構成でかつ高いエネルギー効率
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
１０３と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として
動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒ
ートポンプ２００とを備えた空調システムにおいて、処
理空気を、デシカント１０３に導いて第１の吸着を行
い、さらに熱交換器１０４に導いてヒートポンプ２００
により加熱される前の再生空気との間で熱交換を行って
冷却し、さらにデシカント１０３に導いて第２の吸着を
行い、さらにヒートポンプ２００の低熱源との間で熱交
換を行って冷却するようにした処理空気経路Ａが設けら
れている。
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
１０３と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として
動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒ
ートポンプ２００とを備えた空調システムにおいて、処
理空気を、デシカント１０３に導いて第１の吸着を行
い、さらに熱交換器１０４に導いてヒートポンプ２００
により加熱される前の再生空気との間で熱交換を行って
冷却し、さらにデシカント１０３に導いて第２の吸着を
行い、さらにヒートポンプ２００の低熱源との間で熱交
換を行って冷却するようにした処理空気経路Ａが設けら
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムに係
り、特に、デシカントによる水分の吸着処理とヒートポ
ンプによるデシカントの再生処理を連続的に行なうよう
にした空調システムに関する。
り、特に、デシカントによる水分の吸着処理とヒートポ
ンプによるデシカントの再生処理を連続的に行なうよう
にした空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、ＵＳＰ４，４３０，８６４に開
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Ａと、
再生空気経路Ｂと、２つのデシカントベッド１０３Ａ，
１０３Ｂと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
なうヒートポンプ２００とを有している。このヒートポ
ンプ２００は、２つのデシカントベッド１０３Ａ，１０
３Ｂに埋設された熱交換器２１０，２２０を高低熱源と
して用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気
を通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、４方切り換え弁１０５，１０
６を切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベ
ッドに流して逆の工程を行う。
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Ａと、
再生空気経路Ｂと、２つのデシカントベッド１０３Ａ，
１０３Ｂと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
なうヒートポンプ２００とを有している。このヒートポ
ンプ２００は、２つのデシカントベッド１０３Ａ，１０
３Ｂに埋設された熱交換器２１０，２２０を高低熱源と
して用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気
を通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、４方切り換え弁１０５，１０
６を切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベ
ッドに流して逆の工程を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、ヒートポンプ２００の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されているために、冷房効果
ΔＱに相当する熱量がヒートポンプ（冷凍機）にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ（冷凍機）の能
力以上の冷房効果が出せない。従って、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
術においては、ヒートポンプ２００の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されているために、冷房効果
ΔＱに相当する熱量がヒートポンプ（冷凍機）にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ（冷凍機）の能
力以上の冷房効果が出せない。従って、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
【０００４】そこで、このような問題点を解決するため
に、図１０に示すように、再生空気経路Ｂにヒートポン
プ２００の高温熱源２２０を配して再生空気を加熱し、
処理空気経路Ａにヒートポンプ２００の低温熱源２１０
を配して処理空気を冷却するとともに、デシカント１０
３通過後の処理空気とデシカント１０３通過前の再生空
気との間で顕熱交換を行なう熱交換器１０４を設けるこ
とが考えられる。ここでは、デシカント１０３が、処理
空気経路Ａと再生空気経路Ｂの双方に跨って回転するデ
シカントロータを用いている。
に、図１０に示すように、再生空気経路Ｂにヒートポン
プ２００の高温熱源２２０を配して再生空気を加熱し、
処理空気経路Ａにヒートポンプ２００の低温熱源２１０
を配して処理空気を冷却するとともに、デシカント１０
３通過後の処理空気とデシカント１０３通過前の再生空
気との間で顕熱交換を行なう熱交換器１０４を設けるこ
とが考えられる。ここでは、デシカント１０３が、処理
空気経路Ａと再生空気経路Ｂの双方に跨って回転するデ
シカントロータを用いている。
【０００５】これにより、図１１に示すように、ヒート
ポンプ２００による冷却効果（Δｑ）の他に、処理空気
と再生空気の間の顕熱交換による冷却効果（ΔＱ−Δ
ｑ）を併せた冷却効果（ΔＱ）を得ることができるの
で、コンパクトな構成で図の空調システムより高い効率
を得ることができる。
ポンプ２００による冷却効果（Δｑ）の他に、処理空気
と再生空気の間の顕熱交換による冷却効果（ΔＱ−Δ
ｑ）を併せた冷却効果（ΔＱ）を得ることができるの
で、コンパクトな構成で図の空調システムより高い効率
を得ることができる。
【０００６】しかしながら、この構成の空調システムに
おいても、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図１１に示すように高くな
り（ΔＴ）、そのためにエネルギー効率の改善が不充分
であった。
おいても、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図１１に示すように高くな
り（ΔＴ）、そのためにエネルギー効率の改善が不充分
であった。
【０００７】この発明は、上記課題に鑑み、コンパクト
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
調システムを提供することを目的とする。
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
調システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空
気を低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気
にデシカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備
えた空調システムにおいて、処理空気を、上記デシカン
トに導いて第１の吸着を行い、さらに熱交換器に導いて
上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気との間
で熱交換を行って冷却し、さらに上記デシカントに導い
て第２の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの低熱源
との間で熱交換を行って冷却するようにした処理空気経
路が設けられていることを特徴とする空調システムであ
る。
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空
気を低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気
にデシカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備
えた空調システムにおいて、処理空気を、上記デシカン
トに導いて第１の吸着を行い、さらに熱交換器に導いて
上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気との間
で熱交換を行って冷却し、さらに上記デシカントに導い
て第２の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの低熱源
との間で熱交換を行って冷却するようにした処理空気経
路が設けられていることを特徴とする空調システムであ
る。
【０００９】このように、間に熱交換による冷却工程を
含む２段階の吸着工程としたことにより、同じ熱を汲み
上げるヒートポンプの最低温度が高くなる。従って、ヒ
ートポンプの温度ヘッドが小さくなり、省エネルギーと
なる。また、同じデシカントを使って２回吸着させるの
で、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型
化することができる。
含む２段階の吸着工程としたことにより、同じ熱を汲み
上げるヒートポンプの最低温度が高くなる。従って、ヒ
ートポンプの温度ヘッドが小さくなり、省エネルギーと
なる。また、同じデシカントを使って２回吸着させるの
で、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型
化することができる。
【００１０】請求項２に記載の発明は、上記デシカント
の各領域が、上記第１の吸着工程、上記第２の吸着工程
及び再生工程を順次経るように構成されていることを特
徴とする請求項１に記載の空調システムである。請求項
３に記載の発明は、上記デシカントは、その各領域が該
デシカントの回転によって上記各工程を行なう位置に順
次移動するようになっていることを特徴とする請求項２
に記載の空調システムである。
の各領域が、上記第１の吸着工程、上記第２の吸着工程
及び再生工程を順次経るように構成されていることを特
徴とする請求項１に記載の空調システムである。請求項
３に記載の発明は、上記デシカントは、その各領域が該
デシカントの回転によって上記各工程を行なう位置に順
次移動するようになっていることを特徴とする請求項２
に記載の空調システムである。
【００１１】請求項４に記載の発明は、前記ヒートポン
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであることを特徴とする請
求項１に記載の空調システムである。請求項５に記載の
発明は、前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプである
ことを特徴とする請求項１に記載の空調システムであ
る。
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであることを特徴とする請
求項１に記載の空調システムである。請求項５に記載の
発明は、前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプである
ことを特徴とする請求項１に記載の空調システムであ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係る空調システムの実施例を
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る空調シス
テムを用いる場合のいくつかの例を示すもので、１は、
外気を処理して空調空間２に導く外調機であり、３は、
空調空間２の空気を循環させて処理する空調機である。
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る空調シス
テムを用いる場合のいくつかの例を示すもので、１は、
外気を処理して空調空間２に導く外調機であり、３は、
空調空間２の空気を循環させて処理する空調機である。
【００１３】図２は、この発明の第１の実施例である冷
房用の外調機１を示す。この外調機１は、水分の吸着と
放出（再生）を繰り返すデシカントロータ１０３とヒー
トポンプ２００を用いるデシカント外調機である。すな
わち、このデシカント外調機１には、外気を処理して室
内に導入する処理空気経路Ａと、室内空気を再生空気と
して用いて室外へ放出する再生空気経路Ｂとが設けられ
ている。そして、これらの外気導入経路Ａ及び室内空気
放出経路Ｂの間には、上記のデシカントロータ１０３、
熱交換器１０４及びデシカント外調機１の熱源となるヒ
ートポンプ２００が設けられている。ヒートポンプ２０
０としては、任意のものを採用して良いが、ここでは、
出願人が先に特願平８−２２１３３において提案した蒸
気圧縮式ヒートポンプを用いるものとする。
房用の外調機１を示す。この外調機１は、水分の吸着と
放出（再生）を繰り返すデシカントロータ１０３とヒー
トポンプ２００を用いるデシカント外調機である。すな
わち、このデシカント外調機１には、外気を処理して室
内に導入する処理空気経路Ａと、室内空気を再生空気と
して用いて室外へ放出する再生空気経路Ｂとが設けられ
ている。そして、これらの外気導入経路Ａ及び室内空気
放出経路Ｂの間には、上記のデシカントロータ１０３、
熱交換器１０４及びデシカント外調機１の熱源となるヒ
ートポンプ２００が設けられている。ヒートポンプ２０
０としては、任意のものを採用して良いが、ここでは、
出願人が先に特願平８−２２１３３において提案した蒸
気圧縮式ヒートポンプを用いるものとする。
【００１４】デシカントロータ１０３は、図９において
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Ａと再生空気経路Ｂの双方に跨って所定のサイクルで
回転するように構成されているが、ここでは図３に示す
ように処理空気を流通させる部分がさらに２つに分割さ
れており、これらは、後述するように、第１の吸着部１
０３ａと第２の吸着部１０３ｂとして異なる処理空気経
路が接続されている。
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Ａと再生空気経路Ｂの双方に跨って所定のサイクルで
回転するように構成されているが、ここでは図３に示す
ように処理空気を流通させる部分がさらに２つに分割さ
れており、これらは、後述するように、第１の吸着部１
０３ａと第２の吸着部１０３ｂとして異なる処理空気経
路が接続されている。
【００１５】処理空気経路Ａは、室外空間と外気ＯＡ導
入用の送風機１０２の吸込口とを経路１０７を介して接
続し、送風機１０２の吐出口をデシカントロータ１０３
の第１の吸着部１０３ａの入口と経路１０８を介して接
続し、デシカントロータ１０３の第１の吸着部１０３ａ
の出口を再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器１０
４と経路１０９を介して接続し、顕熱熱交換器１０４の
処理空気の出口をデシカントロータ１０３の第２の吸着
部１０３ｂの入口と経路１１０を介して接続し、第２の
吸着部１０３ｂの出口を冷水熱交換器（冷却器）２１０
の処理空気の入口と経路１１１を介して接続し、冷却器
２１０の処理空気の出口を空調空間２と経路１１２を介
して接続して形成されている。これにより、外気ＯＡを
取り入れて処理して給気ＳＡとして室内に導入するサイ
クルを形成する。
入用の送風機１０２の吸込口とを経路１０７を介して接
続し、送風機１０２の吐出口をデシカントロータ１０３
の第１の吸着部１０３ａの入口と経路１０８を介して接
続し、デシカントロータ１０３の第１の吸着部１０３ａ
の出口を再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器１０
４と経路１０９を介して接続し、顕熱熱交換器１０４の
処理空気の出口をデシカントロータ１０３の第２の吸着
部１０３ｂの入口と経路１１０を介して接続し、第２の
吸着部１０３ｂの出口を冷水熱交換器（冷却器）２１０
の処理空気の入口と経路１１１を介して接続し、冷却器
２１０の処理空気の出口を空調空間２と経路１１２を介
して接続して形成されている。これにより、外気ＯＡを
取り入れて処理して給気ＳＡとして室内に導入するサイ
クルを形成する。
【００１６】一方、再生空気経路Ｂは、室内空間を再生
空気用の送風機１４０の吸込口と経路１２４を介して接
続し、送風機１４０の吐出口を処理空気（外気）と熱交
換関係にある顕熱熱交換器１０４と接続し、顕熱熱交換
器１０４の再生空気の出口は温水熱交換器（加熱器）２
２０と経路１２６を介して接続し、加熱器２２０の再生
空気の出口はデシカントロータ１０３の再生空気入口と
経路１２７を介して接続し、デシカントロータ１０３の
再生空気の出口は室外空間と経路１２８を介して接続し
て形成されている。これにより、室内空気（還気）ＲＡ
を取り込んで、排気ＥＸとして外部に捨てるサイクルを
形成する。
空気用の送風機１４０の吸込口と経路１２４を介して接
続し、送風機１４０の吐出口を処理空気（外気）と熱交
換関係にある顕熱熱交換器１０４と接続し、顕熱熱交換
器１０４の再生空気の出口は温水熱交換器（加熱器）２
２０と経路１２６を介して接続し、加熱器２２０の再生
空気の出口はデシカントロータ１０３の再生空気入口と
経路１２７を介して接続し、デシカントロータ１０３の
再生空気の出口は室外空間と経路１２８を介して接続し
て形成されている。これにより、室内空気（還気）ＲＡ
を取り込んで、排気ＥＸとして外部に捨てるサイクルを
形成する。
【００１７】さらに、加熱器２２０の熱媒体（温水）入
口を経路２２１を介してヒートポンプ２００の温水経路
出口に接続し、加熱器２２０の温水出口を経路２２２を
介してヒートポンプの温水経路入口に接続する。また、
冷却器２１０の冷水入口を経路２１１を介してヒートポ
ンプ２００の冷水経路出口に接続し、冷却器２１０の冷
水出口を経路２１２を介してヒートポンプ２００の冷水
経路入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベ
ットＫ〜Ｔは、図３と対応する空気の状態を示す記号で
あり、ＳＡは給気（処理された外気）を、ＲＡは還気
（放出される室内空気）を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気
を表す。
口を経路２２１を介してヒートポンプ２００の温水経路
出口に接続し、加熱器２２０の温水出口を経路２２２を
介してヒートポンプの温水経路入口に接続する。また、
冷却器２１０の冷水入口を経路２１１を介してヒートポ
ンプ２００の冷水経路出口に接続し、冷却器２１０の冷
水出口を経路２１２を介してヒートポンプ２００の冷水
経路入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベ
ットＫ〜Ｔは、図３と対応する空気の状態を示す記号で
あり、ＳＡは給気（処理された外気）を、ＲＡは還気
（放出される室内空気）を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気
を表す。
【００１８】次に、前述のように構成されたヒートポン
プ２００を熱源機とするデシカント外調機１の動作を、
図４のモリエル線を参照して説明する。導入される外気
（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２
に吸引され、昇圧されて経路１０８を経てデシカントロ
ータ１０３の第１の吸着部１０３ａに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着されて絶対湿度
が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇する
（状態Ｌ）。湿度が下がり温度が上昇した空気は経路１
０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ、還気（再生空
気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。
プ２００を熱源機とするデシカント外調機１の動作を、
図４のモリエル線を参照して説明する。導入される外気
（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２
に吸引され、昇圧されて経路１０８を経てデシカントロ
ータ１０３の第１の吸着部１０３ａに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着されて絶対湿度
が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇する
（状態Ｌ）。湿度が下がり温度が上昇した空気は経路１
０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ、還気（再生空
気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。
【００１９】冷却された空気は経路１１０を経てデシカ
ントロータの第２の吸着部１０３ｂに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で再度空気中の水分を吸着されて絶対
湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇
する（状態Ｎ）。冷却された空気は経路１１１を経て冷
却器２１０に送られて再度冷却される（状態Ｐ）。冷却
された空気は経路１１２を経て室内空間に供給される。
このようにして外気（状態Ｋ）と給気（状態Ｎ）との間
にはエンタルピ差ΔＱが生じるとともに、室内空間（状
態Ｑ）との間にもエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、
これによって室内空間の冷房が行われる。
ントロータの第２の吸着部１０３ｂに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で再度空気中の水分を吸着されて絶対
湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇
する（状態Ｎ）。冷却された空気は経路１１１を経て冷
却器２１０に送られて再度冷却される（状態Ｐ）。冷却
された空気は経路１１２を経て室内空間に供給される。
このようにして外気（状態Ｋ）と給気（状態Ｎ）との間
にはエンタルピ差ΔＱが生じるとともに、室内空間（状
態Ｑ）との間にもエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、
これによって室内空間の冷房が行われる。
【００２０】上記の吸着工程において、第２の吸着が起
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器１０
４により状態Ｌから状態Ｍまで等湿度で冷却すると相対
湿度が上がるので、再度デシカント１０３で吸着工程を
行なうポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャルの
差を使って第２の吸着を行なう。
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器１０
４により状態Ｌから状態Ｍまで等湿度で冷却すると相対
湿度が上がるので、再度デシカント１０３で吸着工程を
行なうポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャルの
差を使って第２の吸着を行なう。
【００２１】デシカントの再生は次のように行われる。
再生用の室内空気（ＲＡ：状態Ｑ）は経路１２４を経て
送風機１４０に吸引され、昇圧されて顕熱熱交換器１０
４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し（状
態：Ｒ）、経路１２６を経て加熱器２２０に流入し、温
水によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対
湿度が低下する（状態Ｓ）。
再生用の室内空気（ＲＡ：状態Ｑ）は経路１２４を経て
送風機１４０に吸引され、昇圧されて顕熱熱交換器１０
４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し（状
態：Ｒ）、経路１２６を経て加熱器２２０に流入し、温
水によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対
湿度が低下する（状態Ｓ）。
【００２２】この過程は再生空気の顕熱変化であり、空
気の比熱は温水に比べて著しく低く温度変化が大きいた
め、温水の流量を減少させて温度変化を大きくしても熱
交換は効率良く行われる。温水の利用温度差を大きくと
ることによって流量が少なくなるため、搬送動力が低減
される。
気の比熱は温水に比べて著しく低く温度変化が大きいた
め、温水の流量を減少させて温度変化を大きくしても熱
交換は効率良く行われる。温水の利用温度差を大きくと
ることによって流量が少なくなるため、搬送動力が低減
される。
【００２３】加熱器２２０を出て相対湿度が低下した再
生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカント
ロータの水分を除去する（状態Ｔ）。デシカントロータ
１０３を通過した再生空気は経路１２８を経て排気ＥＸ
として外部に捨てられる。このようにしてデシカント１
０３の再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うこ
とによって、デシカントによる外気の空調を行う。
生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカント
ロータの水分を除去する（状態Ｔ）。デシカントロータ
１０３を通過した再生空気は経路１２８を経て排気ＥＸ
として外部に捨てられる。このようにしてデシカント１
０３の再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うこ
とによって、デシカントによる外気の空調を行う。
【００２４】このハイブリッドデシカント外調機では、
間に熱交換による冷却工程を含む２段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔＱを汲み上げるヒートポンプ２
００の最低温度が、図１０に示す場合と比べると、状態
（Ｎ）から状態Ｐに移動する。従って、ヒートポンプ２
００の温度ヘッドΔＴ２がΔＴ１と小さくなり、省エネ
ルギーとなる。また、同じデシカントを使って２回吸着
させるので、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装
置を小型化することができる。
間に熱交換による冷却工程を含む２段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔＱを汲み上げるヒートポンプ２
００の最低温度が、図１０に示す場合と比べると、状態
（Ｎ）から状態Ｐに移動する。従って、ヒートポンプ２
００の温度ヘッドΔＴ２がΔＴ１と小さくなり、省エネ
ルギーとなる。また、同じデシカントを使って２回吸着
させるので、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装
置を小型化することができる。
【００２５】このように構成されたデシカント外調機１
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ２００の圧縮
機動力を１の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水１５℃から熱を汲み上げて７０
℃まで昇温させるために５５℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト４５℃に比べて２２％増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略３程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は３となり、
一方、出熱は合計１＋３で４となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ２００の圧縮
機動力を１の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水１５℃から熱を汲み上げて７０
℃まで昇温させるために５５℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト４５℃に比べて２２％増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略３程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は３となり、
一方、出熱は合計１＋３で４となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
【００２６】デシカント空調機の単体におけるエネルギ
効率を示す動作係数（ＣＯＰ）は図４における冷房効果
ΔＱを再生加熱量で除した値で示されるが、大略最大で
０．８〜１．２であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数（ＣＯＰ）を大略１
とすると、デシカント空調機によって１の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を１
とするとデシカント空調機の駆動熱量は４となり、従っ
て温水によって４の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が３あるので合計
７の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数＝冷房効果／圧縮機入力＝７ となる。この値は従来システムの値「４以下」を大幅に
上回り、約４５％の省エネルギー効果がある。
効率を示す動作係数（ＣＯＰ）は図４における冷房効果
ΔＱを再生加熱量で除した値で示されるが、大略最大で
０．８〜１．２であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数（ＣＯＰ）を大略１
とすると、デシカント空調機によって１の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を１
とするとデシカント空調機の駆動熱量は４となり、従っ
て温水によって４の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が３あるので合計
７の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数＝冷房効果／圧縮機入力＝７ となる。この値は従来システムの値「４以下」を大幅に
上回り、約４５％の省エネルギー効果がある。
【００２７】一方、エアコン３においても省エネルギー
が達成される。つまり、デシカント外調機１により、室
内に供給する空気ＳＡは還気ＲＡより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン３で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン３は、空気を２０℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ１０℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる（例えば、４０℃から３０℃）。
が達成される。つまり、デシカント外調機１により、室
内に供給する空気ＳＡは還気ＲＡより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン３で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン３は、空気を２０℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ１０℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる（例えば、４０℃から３０℃）。
【００２８】これによる省エネルギー率は、 ΔＴ１／ΔＴ２＝３０／４０＝０．７５ であるから約２５％となる。従って、システム全体とし
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が０．７である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略３：７であることを勘
案すると、 ０．３×０．５５＋０．７×０．７５＝０．６９ となり、省エネルギー率は約３１％となる。
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が０．７である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略３：７であることを勘
案すると、 ０．３×０．５５＋０．７×０．７５＝０．６９ となり、省エネルギー率は約３１％となる。
【００２９】また、エアコン３で除湿をする必要がなく
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ２００として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平７−
３３３０５３に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、熱移送媒体として冷温水を用いた
が、これに替えて直接冷媒の蒸発、凝縮作用を利用する
方式を用いても差し支えない。
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ２００として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平７−
３３３０５３に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、熱移送媒体として冷温水を用いた
が、これに替えて直接冷媒の蒸発、凝縮作用を利用する
方式を用いても差し支えない。
【００３０】図５は、この発明の第２の実施例であり、
暖房用の外調機１として用いたものである。暖房の場合
は、処理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は
加湿・加熱されて利用される。この例では、室内空気
（還気）ＲＡを処理空気として処理空気経路Ａに流通さ
せ、排気ＥＸとする。一方、外気ＯＡを再生空気として
再生空気経路Ｂに流通させ、この再生空気を給気ＳＡと
する。
暖房用の外調機１として用いたものである。暖房の場合
は、処理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は
加湿・加熱されて利用される。この例では、室内空気
（還気）ＲＡを処理空気として処理空気経路Ａに流通さ
せ、排気ＥＸとする。一方、外気ＯＡを再生空気として
再生空気経路Ｂに流通させ、この再生空気を給気ＳＡと
する。
【００３１】この例においても、先の実施例と同様に、
ヒートポンプ２００の温度ヘッドをより小さくすること
で省エネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図
れる。さらに、図１０の場合には、処理空気がヒートポ
ンプ２００の低熱源熱交換器２１０における冷却工程で
低温・高湿度の状態（Ｎ）に至るので、その過程で凝結
により霜入りの空気となることがあり、場合によっては
氷点下になって熱交換器２１０で着霜する場合があるの
に対して、この例では、図６に示すように状態Ｍから
Ｎ，Ｐの経路を通るので熱交換器２１０で着霜するよう
な状態とならない。従って、利用温度幅が大きくとれる
ので、ヒートポンプ２００の能力の向上が図れる。
ヒートポンプ２００の温度ヘッドをより小さくすること
で省エネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図
れる。さらに、図１０の場合には、処理空気がヒートポ
ンプ２００の低熱源熱交換器２１０における冷却工程で
低温・高湿度の状態（Ｎ）に至るので、その過程で凝結
により霜入りの空気となることがあり、場合によっては
氷点下になって熱交換器２１０で着霜する場合があるの
に対して、この例では、図６に示すように状態Ｍから
Ｎ，Ｐの経路を通るので熱交換器２１０で着霜するよう
な状態とならない。従って、利用温度幅が大きくとれる
ので、ヒートポンプ２００の能力の向上が図れる。
【００３２】図７は、この発明の第３の実施例であり、
冷房用の空調機３として用いたものである。この例で
は、室内空気（還気）ＲＡを処理空気として処理空気経
路Ａに流通させ、この処理空気を給気ＳＡとし、一方、
外気ＯＡを再生空気として再生空気経路Ｂに流通させ、
この再生空気を排気ＥＸとする。構成及び動作は、図２
乃至図４に準ずるので省略する。この例においても、先
の実施例と同様に、ヒートポンプ２００の温度ヘッドを
より小さくすることで省エネルギー効果が得られ、ま
た、吸湿能力が大きくとれるので装置の小型化も図れ
る。
冷房用の空調機３として用いたものである。この例で
は、室内空気（還気）ＲＡを処理空気として処理空気経
路Ａに流通させ、この処理空気を給気ＳＡとし、一方、
外気ＯＡを再生空気として再生空気経路Ｂに流通させ、
この再生空気を排気ＥＸとする。構成及び動作は、図２
乃至図４に準ずるので省略する。この例においても、先
の実施例と同様に、ヒートポンプ２００の温度ヘッドを
より小さくすることで省エネルギー効果が得られ、ま
た、吸湿能力が大きくとれるので装置の小型化も図れ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む２段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、同じデシカントを使って２回吸着させるので、吸湿
能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型化するこ
とができる。
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む２段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、同じデシカントを使って２回吸着させるので、吸湿
能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型化するこ
とができる。
【図１】本発明に係る空調システムの適用例を示す図で
ある。
ある。
【図２】第１の実施例に係るデシカント外調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図３】デシカントの構成を示す図である。
【図４】図２の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図５】第２の実施例に係るデシカント外調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図６】図５の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図７】第３の実施例に係るデシカント空調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図８】図７の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図９】従来の空調システムの構成を示す説明図であ
る。
る。
【図１０】仮想的な例のデシカント外調機の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図１１】図１０の例の空気のデシカント空調サイクル
をモリエル線図で示す説明図である。
をモリエル線図で示す説明図である。
１ デシカント外調機 ２ 室内空間 ３ 空調機 ２００ ヒートポンプ １０２，１４０ 送風機 １０３ デシカントロータ １０３ａ 第１の吸着部 １０３ｂ 第２の吸着部 １０４ 顕熱熱交換器 ２１０ 冷却器（冷水熱交換器） ２２０ 加熱器（温水熱交換器） Ａ 処理空気経路 Ｂ 再生空気経路 ＳＡ 給気 ＲＡ 還気 ＥＸ 排気 ＯＡ 外気 ΔＱ 冷房効果 Δｑ 冷水による冷却量 ΔＨ 温水による加熱量
Claims (5)
- 【請求項１】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として動作し
て再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒートポ
ンプとを備えた空調システムにおいて、 処理空気を、上記デシカントに導いて第１の吸着を行
い、さらに熱交換器に導いて上記ヒートポンプにより加
熱される前の再生空気との間で熱交換を行って冷却し、
さらに上記デシカントに導いて第２の吸着を行い、さら
に上記ヒートポンプの低熱源との間で熱交換を行って冷
却するようにした処理空気経路が設けられていることを
特徴とする空調システム。 - 【請求項２】 上記デシカントの各領域が、上記第１の
吸着工程、上記第２の吸着工程及び再生工程を順次経る
ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
の空調システム。 - 【請求項３】 上記デシカントは、その各領域が該デシ
カントの回転によって上記各工程を行なう位置に順次移
動するようになっていることを特徴とする請求項２に記
載の空調システム。 - 【請求項４】 前記ヒートポンプが蒸気圧縮式ヒートポ
ンプであることを特徴とする請求項１に記載の空調シス
テム。 - 【請求項５】 前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプ
であることを特徴とする請求項１に記載の空調システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153412A JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153412A JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318129A true JPH09318129A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15561933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8153412A Pending JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318129A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036733A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Ebara Corporation | Desiccant assisted air conditioning system |
| JP2009121698A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Japan Exlan Co Ltd | デシカント空調装置 |
| WO2010053015A1 (ja) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | ヤンマー株式会社 | デシカント空調装置 |
| JP2012026700A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | デシカント空調システム |
| JP2015048945A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | 高砂熱学工業株式会社 | デシカント空調装置、及びデシカント空調方法 |
| CN104501322A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 重庆大学 | 一种吸收式内冷型溶液除湿系统 |
| CN105020807A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8153412A patent/JPH09318129A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036733A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Ebara Corporation | Desiccant assisted air conditioning system |
| JP2009121698A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Japan Exlan Co Ltd | デシカント空調装置 |
| WO2010053015A1 (ja) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | ヤンマー株式会社 | デシカント空調装置 |
| JP2012026700A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | デシカント空調システム |
| JP2015048945A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | 高砂熱学工業株式会社 | デシカント空調装置、及びデシカント空調方法 |
| CN104501322A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 重庆大学 | 一种吸收式内冷型溶液除湿系统 |
| CN105020807A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
| CN105020807B (zh) * | 2015-07-06 | 2018-10-02 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
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